Устройство измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами (варианты), способ измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, узел соленоида устройства измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами

Устройство измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами (варианты), способ измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, узел соленоида устройства измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к геофизике и бурильной технике, а именно к способам и устройствам слежения за процессом бурения скважин на значительную глубину в поверхности земли, в частности к способам определения местоположения реперной скважины относительно буровой скважины в процессе бурения.

Уровень техники

Настоящая заявка основывается на притязаниях по предварительной заявке на патент США №60/810,696, поданной 5-го июня 2006 года, и предварительной заявке на патент США №60/814,909, поданной 20-го июня 2006 года, содержание которых включено в настоящую заявку при помощи ссылок.

Трудности, возникающие при слежении и управлении бурением скважин с предполагаемым пересечением ствола реперной скважины на значительной глубине от поверхности земли или без такового пересечения, либо в случае бурения скважины с точно заданной траекторией ствола, хорошо известны. Например, подобное управление процессом бурения может потребоваться при создании проложенной под землей "трубопроводной системы" для добычи сырья из залежей газа, нефти или битума. В течение нескольких последних лет был разработан и очень успешно реализован ряд различных электромагнитных способов слежения и управления бурением таких скважин. Указанные способы и приборы, нашедшие свое применение, описываются, например, в патентах США №4,323,848 и №4,372,398, на имя одного и того же указанного в них заявителя, а также в патенте США №4,072,200 на имя Морриса с соавторами и, наконец, в патенте Канады №1,269,710, выданном 29-го мая 1990 года на имя Барнетта с соавторами.

Несмотря на то, что процесс управления бурением скважин относительно уже существующих буровых скважин в общем хорошо отработан, могут возникать особые трудности там, где существующие методики не обеспечивают в достаточной мере требуемой в конкретной ситуации точности управления. Например, с трудностями можно столкнуться, когда требуется определить координаты ствола конкретной целевой скважины, расположенной среди большой группы других скважин на месторождении, либо производить бурение скважин в обход ствола указанной скважины или, наоборот, с пересечением такового. Данная ситуация наблюдается, когда множество скважин расходится из устьев, расположенных на одном буровом участке, таком как буровая платформа, и когда становится необходимым бурение новой скважины в обход соседних скважин либо, в качестве альтернативного решения, бурение новой скважины специально с целью пересечения ствола конкретной скважины. В указанном случае все скважины начинаются в одном месте и далее расходятся друг от друга вниз и в наружном направлении. Поскольку начало новой скважины при бурении может совпадать с общим местоположением устьев других скважин либо скважина может иметь начало на расстоянии в несколько сотен метров от устья целевой скважины, и если ставится задача вести проходку новой скважины с пересечением либо в обход ствола другой скважины, то трудности с распознаванием скважин могут быть удручающими.

Трудности при слежении и управлении бурением скважин также возникают в связи с бурением непараллельных скважин, таких как горизонтальные скважины, проходящие через сеть вертикальных скважин, либо наоборот, то есть когда ставится задача вести проходку новой скважины в обход существующих скважин либо, в качестве альтернативного решения, когда ставится задача пересечения ствола конкретной скважины. Другой областью возникновения трудностей является бурение группы горизонтальных скважин, в частности, когда скважину требуется бурить в основном параллельно существующей скважине. В ряде случаев возникает необходимость в бурении двух или более горизонтальных скважин в непосредственной близости друг от друга, но, однако, с точно выдержанным межскважинным расстоянием. К таким случаям, например, в нефтяной промышленности относится нефтедобыча с обработкой скважин паром, когда в одну из горизонтальных скважин нагнетается пар, а из другой скважины производят добычу способной к перемещению вязкой нефти. Описание указанного способа имеется, к примеру, в патенте Канады №1, 304, 287, выданном 30-го июня 1992 года на имя Эдмундса с соавторами. Другим примером является место захоронения токсичных отходов, где необходимы параллельные горизонтальные скважины для нагнетания по одним из них воздуха с вытеснением токсичных жидких отходов по другим скважинам на утилизацию. Еще одним примером является система, построенная на использовании геотермальной энергии нагретой породы, в которой предусмотрено бурение параллельных скважин, по одним из которых к нагретой породе подается холодная вода, а по другим извлекается уже горячая вода. Далее, можно привести пример бурения скважин для нужд трубопроводного транспорта, когда ставится задача стыковки буровых скважин под землей, что требует точного выведения скважин в заданную точку, к примеру, если проходка скважин ведется от противоположных берегов реки.

Бурение горизонтальных, параллельных скважин считается наиболее важной задачей при разжижении тяжелых нефтяных песчаников, когда скважину необходимо бурить вблизи и параллельно стволу существующей скважины на расстоянии порядка 5 метров от нее и протяженностью порядка 100 метров или более на глубине, например 500 метров или глубже. Бурение ряда таких скважин может проводиться в относительной близости друг от друга по горизонту продуктивного нефтяного пласта, и бурение данных скважин должно производиться экономически выгодным способом без ввода в работу дополнительного оборудования и привлечения дополнительного обслуживающего персонала.

Цель настоящего изобретения - в значительной степени преодолеть вышеуказанные недостатки известных устройств и способов бурения и обеспечить высокоточный процесс управления бурения скважин.

Раскрытие изобретения

Для достижения указанного технического результата разработано устройство измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, проходящими в геологической среде. Оно содержит узел соленоида, установленный в первой выбранной точке в первой буровой скважине, при этом первая буровая скважина имеет известный угол отклонения от вертикали и известное направление в первой выбранной точке, скважинную электрическую схему для подачи электрического тока в узел соленоида, который формирует характеристическое магнитное поле заданной величины соленоида, действующее в течение короткого промежутка времени, устройство для дистанционной подачи пускового сигнала на узел соленоида, электронную схему в узле соленоида, выполненную с возможностью работы в режиме активного ожидания указанного пускового сигнала таким образом, что при получении пускового сигнала она начинает пропускать по соленоиду электрический ток заданной величины, датчик магнитного поля, расположенный во второй выбранной точке во второй скважине, при этом датчик магнитного поля выполнен с возможностью измерения трех векторных составляющих характеристического магнитного поля соленоида во второй точке, электронную схему определения пространственных координат датчика магнитного поля во второй точке второй буровой скважины, процессор определения расстояния и направления между первой и второй точками по измеренным пространственным координатам датчика и измеренным векторным составляющим магнитного поля во второй точке второй буровой скважины и затем по заданной величине характеристического магнитного поля соленоида. Устройство может содержать трубную муфту, при этом узел соленоида содержит маяк с источником магнитного поля, выполненный с обмоткой, навитой на трубную муфту.

Для достижения указанного технического результата разработано также устройство измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, проходящими в геологической среде, которое содержит узел соленоида, установленный в первой выбранной точке в первой буровой скважине, причем первая буровая скважина имеет известный угол отклонения от вертикали и известное направление в первой выбранной точке, устройство дистанционной подачи пускового сигнала на узел соленоида, скважинную электронную схему подачи электрического тока в узел соленоида, выполненную с возможностью работы в режиме активного ожидания указанного пускового сигнала таким образом, что при получении пускового сигнала она начинает пропускать по соленоиду электрический ток заданной величины, датчик магнитного поля, расположенный во второй выбранной точке во второй скважине, при этом датчик магнитного поля выполнен с возможностью измерения трех векторных составляющих указанного характеристического магнитного поля соленоида в второй точке, электронную схему определения пространственных координат датчика магнитного поля в второй точке второй буровой скважины, процессор определения расстояния и направления между первой и второй точками по измеренным пространственным координатам указанного датчика и измеренным векторным составляющим магнитного поля во второй точке второй буровой скважины и затем по заданной величине характеристического магнитного поля соленоида. В устройстве может содержаться трубная муфта, при этом трубная муфта имеет первый и второй концы с резьбой для резьбового соединения отрезков труб. Устройство может содержать отрезки труб, соединенных встык с образованием обсадной трубы скважины. Устройство может содержать отрезки труб, соединенных встык с образованием спусковой колонны для временной установки в буровой скважине. Устройство может содержать узел соленоида, содержащий группу маяков с источником магнитного поля, причем каждый маяк содержит обмотку, навитую на трубную муфту, а каждая трубная муфта имеет первый и второй концы с резьбой для резьбового соединения соответствующих отрезков труб.

Соединенные отрезки труб могут образовать обсадную трубу скважины с разнесенными по ее длине маяками. Соединенные отрезки труб могут образовать спусковую колонну с разнесенными по ее длине маяками.

Скважинная электрическая схема подачи электрического тока в узел соленоида может содержать средство телеметрической связи, которое устанавливается на трубной муфте и подключается с возможностью селективной подачи электрического тока в обмотку соленоида с образованием соленоидом характеристического магнитного поля заданной величины. Устройство для дистанционной подачи пускового сигнала может содержать средство подачи телеметрических сигналов во второй буровой скважине. Средство подачи телеметрических сигналов может быть выполнено с возможностью подачи кодированных акустических пусковых сигналов. Средство подачи телеметрических сигналов может содержать расположенный на поверхности земли первый преобразователь давления, который создает импульсы давления во второй буровой скважине, и средство каротажа в процессе бурения в второй буровой скважине, содержащее второй преобразователь давления, вырабатывающий кодированные акустические пусковые сигналы в ответ на указанные импульсы давления. Средство каротажа в процессе бурения содержит датчик магнитного поля и электронную схему определения пространственных координат указанного датчика магнитного поля. Устройство дистанционной подачи пускового сигнала содержит средство подачи телеметрических сигналов в указанной первой буровой скважине.

Средство подачи телеметрических сигналов может содержать передатчик ударного действия. Средство подачи телеметрических сигналов может содержать источник электрического тока. Средство подачи телеметрических сигналов может дополнительно содержать изолированный провод, подключенный к источнику электрического тока и проходящий по первой буровой скважине, при этом средство телеметрической связи установлено на трубной муфте и содержит измерительный преобразователь, чувствительный к электрическому току.

Трубная муфта с электромагнитным маяком может соединять соседние отрезки труб с образованием спусковой колонны для временной установки в первой буровой скважине, при этом источник электрического тока подключен к спусковой колонне с возможностью создания в ней кодированного пускового сигнала, при этом средство телеметрической связи, установленное на трубной муфте, содержит измерительный преобразователь, чувствительный к указанному кодированному пусковому сигналу в спусковой колонне. Измерительный преобразователь может содержать измерительную катушку, которая тороидально навита на трубную муфту и подключена к средству телеметрической связи. Характеристическое магнитное поле соленоида может является переменным магнитным полем или постоянным. Устройство для дистанционной подачи пускового сигнала может содержать средство подачи магнитных или акустических пусковых сигналов во второй скважине, при этом узел соленоида содержит группу электромагнитных маяков, разнесенных по длине первой буровой скважины, при этом указанные электромагнитные маяки избирательно приводят в действие кодированными пусковыми сигналами с образованием соответствующих характеристических магнитных полей. Устройство для дистанционной подачи пускового сигнала может содержать средство подачи кодированных пусковых сигналов давления или кодированных электрических пусковых сигналов в первой буровой скважине, при этом узел соленоида содержит группу электромагнитных маяков, разнесенных по длине указанной первой буровой скважины, при этом электромагнитные маяки содержат приемные преобразователи, реагирующие на кодированные пусковые сигналы давления или кодированные электрические пусковые сигналы с образованием соответствующих характеристических магнитных полей. Электропитание указанных маяков может осуществляется от батарей, установленных в узле соленоида. В устройстве может дополнительно содержаться расположенный на поверхности земли удаленный источник переменного или постоянного тока для электропитания маяков, а также дополнительно содержатся питающие провода, проходящие от указанного источника тока по первой скважине с подключением к маякам.

Для достижения указанного технического результата разработано также устройство измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, проходящими в геологической среде, включающее в себя узел соленоида, установленный в первой буровой скважине, имеющей известный угол отклонения от вертикали и известное направление в первой выбранной точке, датчик магнитного поля, расположенный во второй выбранной точке второй скважины и выполненный с возможностью измерения трех векторных составляющих характеристического магнитного поля соленоида, электронную схему определения пространственных координат датчика магнитного поля во второй точке второй буровой скважины. При этом оно дополнительно содержит скважинную электронную схему для подачи электрического тока пускового сигнала для получения пускового сигнала и начала пропускания электрического тока заданной величины и процессор получения пространственных координат датчика и измеренных векторных составляющих для определения расстояния и направления между первой и второй точками. Устройство может включать удаленный компьютер, сохраняющий постоянными расстояние и направление, при этом в первой буровой скважине на расстоянии друг от друга расположена группа узлов соленоида, указанный процессор для определения расстояния и направления расположен между группой пар точек двух буровых скважин. Устройство может включать удаленный компьютер для получения определяемых расстояния и направления и сохранения постоянной параллельности между двумя буровыми скважинами.

Для достижения заявленного технического результата разработан способ измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами, проходящими в геологической среде, при котором устанавливают узел соленоида в первой выбранной точке в первой буровой скважине, причем первая буровая скважина имеет известный угол отклонения от вертикали и известное направление в указанной выбранной точке, размещают датчик магнитного поля во второй выбранной точке во второй скважине, измеряют указанным датчиком векторные составляющие магнитного поля и силы тяжести в указанной второй точке во второй буровой скважине, определяют пространственные координаты указанного датчика магнитного поля во второй точке второй буровой скважины, оснащают узел соленоида электронной схемой, выполненной с возможностью работы в режиме активного ожидания указанного пускового сигнала таким образом, что при получении пускового сигнала она начинает пропускать по соленоиду электрический ток заданной величины с образованием характеристического магнитного поля соленоида заданной величины, действующего в течение короткого промежутка времени, дистанционно подают пусковой сигнал на узел соленоида с образованием узлом соленоида характеристического магнитного поля, обнаруживают характеристическое магнитное поле при помощи датчика магнитного поля во второй точке во второй буровой скважине, определяют расстояние и направление между первой и второй точками по пространственным координатам датчика магнитного поля и по измеренным векторным составляющим во второй точке во второй буровой скважине и, дополнительно, по вышеуказанному характеристическому магнитному полю заданной величины. Также в способе могут определять расстояние между группами пар точек указанных первой и второй буровых скважин и поддерживать постоянными расстояние и направление указанных групп пар точек. Также в способе могут передавать определенные расстояние и направление для сохранения постоянной параллельности между двумя буровыми скважинами.

Для достижения заявленного технического результата разработан также узел соленоида устройства измерения расстояния и определения направления между двумя буровыми скважинами. Он содержит трубную муфту, которая имеет первый и второй концы для соединения соответствующих отрезков труб, катушку, навитую вокруг трубной муфты, средство телеметрической связи, установленное на трубной муфте и подключенное к катушке, при этом средство телеметрической связи оснащено измерительным преобразователем, чувствительным к указанным пусковым сигналам, который выполнен с возможностью включения указанной катушки с соответствующим образованием ее характеристического магнитного поля. Измерительный преобразователь может содержать тороидальную измерительную катушку. Узел соленоида может дополнительно содержать группу муфт для соединения встык соответствующих отрезков труб с образованием удлиненной обсадной трубы или спусковой колонны, содержащих пространственно разнесенные муфты, для введения в буровую скважину. Измерительный преобразователь может содержать датчик, чувствительный к дистанционно передаваемым акустическим, магнитным, электрическим пусковым сигналам.

Более детально прокомментируем предлагаемое изобретение и разъясним значимость и логику введенных конструктивных особенностей устройства и способа. Трудности, которыми сопровождается процесс прецизионного, управляемого бурения двух и более скважин в непосредственной близости друг от друга, являются преодолимыми в соответствии с настоящим изобретением при помощи устройства для измерения расстояния и определения направления между двумя скважинами, содержащего узел соленоида, установленный в первой выбранной точке в первой скважине, причем первая буровая скважина имеет известный угол отклонения от вертикали и известное направление в указанной выбранной точке. В состав электромагнитного узла входят электронные схемы, находящиеся в состоянии активного ожидания пускового сигнала, и по получении указанного пускового сигнала ими в обмотку соленоида начинает подаваться электрический ток заданной величины с получением в соленоиде на короткий промежуток времени характеристического магнитного поля заданной величины. Передача пускового сигнала осуществляется буровым контроллером с поверхности скважины при помощи подходящих для этого устройств связи. Во второй выбранной точке во второй скважине находится датчик магнитного поля. Функцией указанного датчика является измерение трех векторных составляющих характеристического магнитного поля соленоида в указанной второй точке. Электронные схемы для определения пространственных координат датчика магнитного поля расположены во второй точке второй буровой скважины. В устройстве также предусмотрен процессор, который в ответ на измеренные пространственные координаты указанного датчика и измеренные векторные составляющие магнитного поля во второй точке второй буровой скважины, и затем в ответ на заданную величину характеристического магнитного поля соленоида, определяет расстояние и направление между первой и второй точками.

Характеристическое магнитное поле образуется при использовании одного или нескольких функционирующих от электропитания маяков с источником электромагнитного поля, установленных в первой скважине. Магнитное поле от маяков регистрируется установленной во второй скважине геодезической электронной аппаратурой для проведения измерений в скважине в процессе бурения. Первая скважина может служить в качестве реперной, а скважинный прибор каротажа в процессе бурения может располагаться вблизи работающей в скважине буровой головки. Каждый маяк с источником электромагнитного поля содержит катушку с проволочной обмоткой, навитой вокруг стальной муфты (трубной муфты), соединяющей два отрезка стальных труб в реперной скважине. Электропитание маяков осуществляется через электронный блок. Модуль управления в составе электронного блока производит непрерывное "прослушивание" на предмет наличия и распознавания "пускового" сигнала, подаваемого буровым мастером. При получении "пускового" сигнала на маяк в течение короткого промежутка времени подается электропитание, и в течение указанного промежутка времени маяком генерируется электромагнитное поле, характер которого оценивается скважинным устройством каротажа в процессе бурения. Схемы коммутации периодически изменяют направление генерируемого электромагнитного поля, а результаты изменений векторных составляющих электромагнитного поля используются для определения координат относительного местоположения буровой головки и маяка в соответствии с хорошо известными математическими методами.

Источник магнитного поля и блоки электронных схем электропитания являются составными элементами обсадки реперной скважины либо они могут входить в состав установленной в ней временной спусковой колонны для спуска обсадных колонн-хвостовиков. Во многих случаях каждый маяк запитывается всего лишь несколько раз за весь период службы, и, в общем случае, множество маяков подлежит установке по длине реперной скважины, в частности, при таком важном виде работ, проводимых на нефтепромыслах, как бурение парных скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, способ для измерения расстояния между двумя буровыми скважинами в грунте и для определения их направления состоит из этапа установки электромагнитного узла в первой выбранной точке в первой буровой скважине, причем первая буровая скважина имеет известный угол отклонения от вертикали и известное направление в указанной выбранной точке, этапа размещения датчика магнитного поля во второй выбранной точке во второй буровой скважине для измерения магнитного поля и векторных составляющих силы тяжести в указанной второй точке. Далее определяются пространственные координаты датчика магнитного поля, причем электромагнитный узел оснащен блоком электронных схем, находящихся в режиме активного ожидания пускового сигнала. Посылка пускового сигнала производится удаленным преобразователем по команде контроллера управления бурением, и в результате этого в катушке соленоида начинает протекать электрический ток заданной величины с получением в соленоиде на короткий промежуток времени характеристического магнитного поля с известным значением.

Способ также включает измерение векторных составляющих указанного характеристического магнитного поля при помощи датчика, расположенного во второй точке во второй буровой скважине, и определение расстояния и направления между первой и второй точками на основании измеренных пространственных координат датчика и измеренных векторных составляющих указанного характеристического магнитного поля во второй точке во второй буровой скважине.

Способ и устройство по своей сущности отличаются дальним диапазоном действия, и, помимо этого, они обеспечивают прецизионность измерений и применимы для решения множества задач.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны специалистам в уровне техники из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения с учетом прилагаемых чертежей со следующими фигурами:

на Фиг.1 схематически показана система по изобретению так, как она используется при бурении парных скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара;

на Фиг.2 схематически показаны соленоид и блок электронных схем системы, показанной на Фиг.1, установленные по длине обсадной трубы;

на Фиг.3 схематически показана обмотка считывания током с электромагнитной коммутацией для включения в цепь соленоида, показанного на Фиг.2;

на Фиг.4 схематически показана пара скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара, где изображен маяк с электромагнитной связью и источник тока для передачи кодированного "пускового" сигнала;

на Фиг.5 показано общее расположение системы бурения скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара и акустическим запуском;

на Фиг.6 показана пара скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара, где источник магнитного поля маяка на соединительной муфте установлен на трубе спусковой колонны;

на Фиг.7 показана труба спусковой колонны для гравитационного дренажа пласта с использованием пара с группой источников магнитного поля маяков при использовании изолированного провода для подачи электропитания и сигналов связи с источниками магнитного поля маяков;

на Фиг.8 показано общее расположение системы бурения скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара, в составе которой имеется спусковая колонна с проходящим внутри изолированным проводом;

на Фиг.9 показаны силовые линии магнитного поля, лежащие в плоскости, которая определяется векторами m и h; и

на Фиг.10 показана графическая зависимость для определения угла Amr от угла Amh.

Осуществление изобретения

Далее обратимся к более подробному описанию настоящего изобретения. На Фиг.1 представлен общий вид системы из двух скважин 10 и 12 на нефтяном месторождении 14 для добычи нефти из пласта вязких, битумных углеводородов методом гравитационного дренажа пласта с использованием пара. Как показано на схеме, предварительно пробуренная скважина 10 имеет обсадной горизонтальный участок, который служит в качестве реперной скважины, в то время как бурение скважины 12 осуществляется с прохождением траектории ствола вблизи горизонтального участка первой скважины и параллельно данному участку. Практика данной важной технологии нефтедобычи предусматривает подачу пара в верхнюю скважину 12 для вытапливания битума с последующим его стеканием в нижнюю скважину 10 для извлечения из нее на уровень земной поверхности при помощи насосного оборудования. Важным условием добычи сырья из подобных парных скважин является то, что горизонтальные участки этих скважин, расположенные в пласте углеводородов, должны проходить строго параллельно друг другу с точно выдержанным расстоянием между участками. В обычном случае протяженность горизонтальных ветвей указанных парных скважин составляет 1,5 км с расстоянием между ними 5 +/- 1 м. Важным преимуществом данного изобретения относительно способов, известных в предшествующем уровне техники, является то, что при бурении второй скважины не требуется доступа к первой "реперной" скважине.

Бурение реперной скважины 10 производится с использованием серийного бурильного комплекта, содержащего обычно двигатель буровой установки и колонковый буровой снаряд с возможностью наклонного бурения, оснащенный электронным блоком управления, подобным тому, который используется в системе скважинных измерений в процессе бурения. Бурение первой скважины осуществляется по заданной траектории с использованием обычных методов управления и с последующей обсадкой скважины стальными трубами, как в общем виде показано на поз.16. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в процессе обсадки скважины между отрезками обсадных труб в заданных точках устанавливаются один или более электромагнитных маяков 18, причем каждое из таких устройств конструктивно объединено с соединительной муфтой обсадной трубы, о чем будет упомянуто далее. Бригада специалистов по обсадке скважин устанавливает указанные соединительные муфты с электромагнитными маяками таким же образом, как это производится при установке обыкновенных соединительных муфт на трубы, хотя указанная операция может производиться с соблюдением определенного полярного согласования в ориентации данных соединительных муфт с электромагнитными маяками. Указанные соединительных муфты могут устанавливаться в качестве постоянных участков обсадных труб реперной скважины 16 или в качестве муфт для соединения труб спусковой колонны, установленной внутрь реперной скважины, о чем также будет упомянуто далее.

Несколько месяцев спустя после обсадки трубами реперной скважины приступают к бурению второй скважины 12 по заданной параллельной траектории относительно ствола скважины 10. В процессе бурения указанной второй скважины на электромагнитные маяки по изобретению подается электропитание, для того чтобы обеспечить бурового мастера периодически получаемыми и обновляемыми посредством измерений данными о координатной привязке новой скважины к местоположению реперной скважины в целях предотвращения отклонений от заданного направления бурения. Общепринятой практикой в работе бурового мастера при бурении скважин является периодическое определение координат буровой головки и направления бурения с использованием получаемых непосредственно в процессе бурения результатов измерений геомагнитного поля и определения направления действия силы тяжести по мере того как новый отрезок буровой трубы устанавливается в бурильную колонну. Именно в эти промежутки времени, одновременно с проведением прочих измерений, на электромагнитный маяк внутри реперной скважины может быть подан пусковой сигнал для кратковременного включения маяка для проведения непосредственно при бурении скважины измерений составляющих электромагнитного поля от указанного электромагнитного маяка. Измерения электромагнитного поля этого маяка могут осуществляться по методике, изложенной в патенте США №60/814, 163. После определения на основании указанных измерений относительного положения бурильной головки и направления бурения для последующего цикла бурения скважины 12 производится коррекция по направлению с внесением курсовых поправок, если это необходимо.

На Фиг.2 показано поперечное сечение электромагнитного маяка 18, предназначенного для применения при бурении парных скважин для гравитационного дренажа пласта с использованием пара. Указанный маяк имеет в своем составе соединительную муфту 19, например, в виде стальной трубы, имеющую длину приблизительно 1 метр и внутреннюю резьбу 20 и 22 на своих противоположных концах. Данная соединительная муфта 19 используется для соединения пары стандартных отрезков труб, которые обычно представляют собой отрезки 23 и 24 нижней трубы обсадной колонны со щелевидными продольными отверстиями, длина которых составляет примерно 12,0 м, а диаметр 7 дюймов (175 мм). При помощи нескольких электромагнитных маяков 18, 18а, 18б и т.д. возможно соединить встык соответствующие отрезки обсадных труб с формированием нефтеносной части 26 скважины 10 в ее нижнем конце, как показано на Фиг.1. Электромагнитные маяки 18, 18а, 18б и т.д. представляют собой полностью автономные устройства, которые устанавливаются, как обыкновенные соединительные муфты для обсадных труб. Они также имеют похожую конструкцию. Так, как показано на Фиг.2, каждый электромагнитный маяк 18 содержит катушку, которая навита вокруг корпуса соединительной муфты 19 и уложена в канавке 30, выполненной в боковой стенке 32 муфты. В предпочтительном варианте, катушку пропитывают эпоксидным компаундом и закрывают стекловолокном или кевларом. Дополнительно, катушка может быть закрыта защитной крышкой 34 из немагнитной нержавеющей стали, которая входит в выемку 36, выполненную в боковой стенке 32, оказываясь таким образом на одном уровне с наружной поверхностью 37 боковой стенки. Блок электронных схем, датчик пускового сигнала и комплект батарей герметично "залиты" эпоксидным компаундом в небольших выемках, выполненных по окружности муфты 19, конструктивно образуя таким образом электромагнитный маяк 18. Каждый электромагнитный маяк после установки находится в режиме ожидания включения, либо "пускового" сигнала, и получивший его маяк генерирует соответствующее магнитное поле, обозначенное соответственно на Фиг.1 силовыми линиями магнитного поля 44, 44а и 44б. Поле возникает на короткий промежуток времени, либо импульсно, что является достаточным для выполнения необходимых измерений прибором 48 для каротажа в процессе бурения.

В одном примере основная катушка 28 для генерирования магнитного поля имела длину 500 мм и состояла из 500 витков стандартного обмоточного провода для электромагнитов №18, нанесенных в один слой на соединительную муфту 19 диаметром 175 мм с образованием соленоида. Катушка была тщательно пропитана эпоксидным компаундом и покрыта защитным слоем стекловолокна толщиной примерно 3 мм. При необходимости вместо стекловолокна можно использовать кевлар. Катушка в дополнение к этому была закрыта защитной крышкой 34 из немагнитной нержавеющей стали, хотя в этом нет необходимости в большинстве случаев. Отрезки стальных обсадных труб 23 и 24, проходящие от соответствующих концов соединительной муфты, становятся неотъемлемой частью ферромагнитного сердечника соленоида, межполюсное расстояние которого много больше длины соединительной муфты.

Передача пускового сигнала, вызывающего включение электромагнитного маяка, может осуществляться любым из целого ряда способов. Простейший способ предусматривает наличие источника акустических волн в составе оборудования для каротажа в процессе бурения. Как показано на Фиг.1, в состав оборудования 48 для каротажа в процессе бурения, расположенного на буровом инструменте 50 бурильной колонны 52, находящейся в скважине 12, входит источник акустических волн 53 с возможностью включения и передачи акустического импульса из точки каротажа. В указанном случае прибор для каротажа в процессе бурения содержит датчик для распознавания кодированных импульсов давления в буровом растворе, которые посылаются в заданной форме с пульта управления бурильщика 54, расположенного, например, на буровой вышке, стоящей на поверхности земли. Формирование кодированных импульсов может производиться в соответствии с хорошо известным способом, когда включают и затем выключают штатный насос подачи в скважину бурового раствора, создавая тем самым в буровом растворе импульсы давления заданной кодированной формы. Затем, в ответ на полученные импульсы давления в буровом растворе, установка для каротажа в процессе бурения посылает акустический импульс, как показано в поз.56 на Фиг.1, на электромагнитные маяки, установленные в скважине 10. Акустический импульс может иметь кодиро